探究3S測(cè)繪技術(shù)在土地開(kāi)發(fā)整理中的合理運(yùn)用

劉晗怡

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)，四川 成都 610052)

0 前 言

科技創(chuàng)新在各個(gè)領(lǐng)域都很重要，特別是在計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)領(lǐng)域，也間接影響其他行業(yè)。遙感、全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)能夠充分利用科技能力，收集和綜合分析各種信息，有利于土地資源的合理利用和土地資源的優(yōu)化配置，從而促進(jìn)國(guó)家的社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。土地作為一種不可再生資源，科學(xué)利用和有效管理土地對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)尤為重要。20世紀(jì)80年代，3S技術(shù)在土地管理中的應(yīng)用逐漸擴(kuò)大，特別是在第二次土地調(diào)查后的近兩年里，3S技術(shù)在定界等領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用，例如土地利用規(guī)劃、地籍測(cè)繪等。但需要指出的是，3S技術(shù)廣泛應(yīng)用于其他土地管理領(lǐng)域，是一個(gè)開(kāi)發(fā)的新軟件。

1 測(cè)繪技術(shù)在土地開(kāi)發(fā)整理中的作用

1.1 測(cè)繪技術(shù)的作用

地圖學(xué)是一門(mén)計(jì)算和測(cè)量地球引力場(chǎng)、地球形狀和幾何的科學(xué)，在此基礎(chǔ)上測(cè)量地球表面幾何物體和自然物體的幾何分布，在一定范圍內(nèi)存在技術(shù)和理論上的困難。根據(jù)國(guó)土資源開(kāi)發(fā)專項(xiàng)規(guī)劃、城市規(guī)劃和土地利用總體規(guī)劃，明確土地利用和目標(biāo)，運(yùn)用工程技術(shù)、法律，從經(jīng)濟(jì)和行政的角度，改善環(huán)境、生活和生產(chǎn)條件的過(guò)程就是土地利用的合理化。但由于我國(guó)人口眾多，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)生了土地占有和征用的變化。因此，要緩解矛盾，保證足夠的耕地，就必須重視土地資源的開(kāi)發(fā)和合理化，以保證土地資源的合理利用。

地形測(cè)繪工作要貫穿土地管理和處理的全過(guò)程。在測(cè)繪工作之前需要獲得地形要素，如項(xiàng)目的形狀、數(shù)量和位置。土地利用規(guī)劃和土地利用合理化與普通地形不同，這項(xiàng)工作的一個(gè)重要部分是利用遙感和地理信息系統(tǒng)(GIS)提供的數(shù)據(jù)，對(duì)開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行綜合地形測(cè)繪，繪制地形圖并協(xié)助處理地形圖。因此，對(duì)地圖學(xué)的需求較高。在土地開(kāi)發(fā)整理的各個(gè)階段，測(cè)繪工作至關(guān)重要。為了順利完成這項(xiàng)工作，需要對(duì)土地整理進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)繪工作，以保證土地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目預(yù)算的準(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的規(guī)范化、成本的節(jié)約和決策過(guò)程的科學(xué)化。

1.2 測(cè)繪技術(shù)在土地開(kāi)發(fā)管理各階段中的應(yīng)用

1.2.1 規(guī)劃階段

每個(gè)規(guī)劃必須以當(dāng)前的土地利用圖為基礎(chǔ)。在土地開(kāi)發(fā)規(guī)劃的設(shè)計(jì)和編制中，最重要的因素之一是根據(jù)航空影像和照片進(jìn)行測(cè)繪。這些詳細(xì)土地分析結(jié)果中的大部分地圖是在第一次詳細(xì)土地調(diào)查中獲得的，主要通過(guò)手工制作。因此，為滿足規(guī)定的精度要求，以避免在時(shí)間和實(shí)踐中區(qū)分某些參數(shù)，必須在土地測(cè)繪過(guò)程中運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，確保測(cè)繪符合要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，3S技術(shù)將在地球測(cè)繪中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在土地資源分析中發(fā)揮著重要作用，主要是通過(guò)提供大量準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。

1.2.2 設(shè)計(jì)階段

現(xiàn)階段，要制定規(guī)劃中的土地管理項(xiàng)目，作為下一步工作的依據(jù)。測(cè)繪項(xiàng)目區(qū)需要精心設(shè)計(jì)，以滿足項(xiàng)目的需要。首先，統(tǒng)一的大地基準(zhǔn)是測(cè)繪的基礎(chǔ)，是精度、坐標(biāo)模型和測(cè)繪方案的保證。因此，有必要在同一高程基準(zhǔn)和坐標(biāo)系下確定土地覆蓋綜合工程的面積，確保保留當(dāng)?shù)赝ǔ＿x擇的高度標(biāo)準(zhǔn)和坐標(biāo)。其次，必須確保信息的準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)圖紙、方案設(shè)計(jì)的科學(xué)性直接取決于圖紙信息的準(zhǔn)確性。只有提供的信息準(zhǔn)確無(wú)誤，才能保證設(shè)計(jì)的可操作性、規(guī)范性和合理性。最后，必須進(jìn)行立體攝影。為了獲得更準(zhǔn)確的基線數(shù)據(jù)，必須運(yùn)用多種現(xiàn)代測(cè)繪工具和技術(shù)，進(jìn)行多層次、多方位、全面的立體攝影。

1.2.3 施工管理階段

土地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目作為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其管理和建設(shè)需要詳細(xì)的信息分析，準(zhǔn)確的地圖以及廣泛的數(shù)據(jù)信息?，F(xiàn)階段，最常用的是最新的測(cè)繪技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的任務(wù)很小且很具體。土地利用合理化工程啟動(dòng)后，要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，必須保證土地利用的安全、質(zhì)量和進(jìn)度。工程需要不斷完善和調(diào)整，這是保證現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)能夠作為輔助建設(shè)者決策的依據(jù)所必須的。此外，必須采用現(xiàn)代測(cè)量和監(jiān)測(cè)方法來(lái)完成該項(xiàng)目。為了找出測(cè)繪過(guò)程中存在的缺陷和問(wèn)題，在圖集繪制過(guò)程中，必須運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪方法，完成土地整理項(xiàng)目的收獲階段。締約方會(huì)議應(yīng)請(qǐng)秘書(shū)處編寫(xiě)一份關(guān)于土地利用、土地利用的變化和林業(yè)的報(bào)告。

2 3S技術(shù)

2.1 3S技術(shù)概念

3S技術(shù)，即全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)，是當(dāng)前支持的三種獲取、存儲(chǔ)和更新技術(shù)之一。是土地觀測(cè)系統(tǒng)中空間信息的分析和應(yīng)用是現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)工具，對(duì)自然災(zāi)害的規(guī)劃管理和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，包括實(shí)現(xiàn)大地測(cè)量領(lǐng)域定量指標(biāo)的科學(xué)方法，都是十分重要的。GPS是一種基于衛(wèi)星、航空和航天的無(wú)線電定位導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠?yàn)殛懙睾秃Ｑ笥脩籼峁?zhǔn)確的信息。近二十年來(lái)，遙感技術(shù)在資源綜合研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用。未來(lái)五年遙感技術(shù)將在空間、光譜、時(shí)間分辨率等方面有新的發(fā)展，目前GIS技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，該系統(tǒng)主要用于建立各種空間數(shù)據(jù)庫(kù)和決策支持系統(tǒng)，為用戶提供多種形式的地質(zhì)研究，地質(zhì)分析和分析分離功能。然而，3S技術(shù)更重要的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了上述成果。3S技術(shù)的最大價(jià)值在于3S的集成，即它不僅包含了現(xiàn)代地圖學(xué)的所有要素，而且反映了一個(gè)學(xué)科向多個(gè)學(xué)科的轉(zhuǎn)化。該技術(shù)是在3S技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，以提供繪圖上的空間信息。測(cè)繪技術(shù)包括利用測(cè)量?jī)x器等技術(shù)對(duì)地球進(jìn)行測(cè)前定位。為保證各階段土壤處理作業(yè)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性，應(yīng)采用不同的技術(shù)和制圖方法分析地理信息系統(tǒng)的具體特點(diǎn)：基于空間數(shù)據(jù)的技術(shù)信息系統(tǒng)是以系統(tǒng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)理論為基礎(chǔ)的，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，科學(xué)管理和有效綜合分析地理數(shù)據(jù)(遙感圖像等)的應(yīng)用、捕獲和目標(biāo)識(shí)別，特別是利用探測(cè)器收集和傳播信息。地理信息系統(tǒng)可以在國(guó)家和區(qū)域一級(jí)收集和分析數(shù)據(jù)。

2.2 作 用

土地管理是對(duì)土地利用、土地結(jié)構(gòu)的綜合管理。整個(gè)項(xiàng)目涉及的數(shù)據(jù)面廣，如空間、屬性等。3S大地測(cè)量技術(shù)應(yīng)用廣泛，技術(shù)體系廣泛，傳統(tǒng)測(cè)繪方式效率低下。3S綜合測(cè)繪技術(shù)不僅可以解決傳統(tǒng)測(cè)繪方法存在的問(wèn)題，而且可以提高測(cè)繪精度，數(shù)據(jù)的效率和功能更符合土地管理項(xiàng)目的技術(shù)要求，GPS的定位和導(dǎo)航基礎(chǔ)設(shè)施(即土地處理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施)使RTK易于用于地面測(cè)量和登記也可方便應(yīng)用于后期接收。在任何地點(diǎn)，高精度的定位、低人為干擾因素都有助于優(yōu)化設(shè)計(jì)和模型，其不僅可以提高設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且可以作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)，這將保證資源的高效利用和資源的節(jié)約。

3 3S技術(shù)的運(yùn)用

3.1 在土地整理中的應(yīng)用

3S制圖技術(shù)在土地整理過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。其測(cè)繪技術(shù)包括數(shù)字地籍測(cè)量、攝影測(cè)量等。因此，有必要對(duì)土地管理過(guò)程中的測(cè)繪方法進(jìn)行規(guī)范化、制度化。根據(jù)制圖方案，完善與制圖有關(guān)的技術(shù)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定地形測(cè)量?jī)?nèi)容作為城市測(cè)量規(guī)范，作為城市測(cè)量的依據(jù)等。土地整理工程完成后，一些重要的結(jié)構(gòu)設(shè)施可在后續(xù)作業(yè)中通過(guò)GPS進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另外，RS系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的使用也比較頻繁。遙感系統(tǒng)能更準(zhǔn)確地反映耕地和濕地的變化。該系統(tǒng)在預(yù)測(cè)未來(lái)環(huán)境、氣象和地質(zhì)災(zāi)害方面也具有很大的優(yōu)勢(shì)。此外，全球定位系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中有助于更有效地分配工作特性、使用權(quán)等。同時(shí)，通過(guò)合理配置電力、灌溉等資源，提高開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)所有土地的生產(chǎn)力。在企業(yè)管理過(guò)程中，通過(guò)GIS、RS、GPS等測(cè)繪技術(shù)，將區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有信息數(shù)字化，然后，通過(guò)整合的過(guò)程，清楚地了解如何有效地進(jìn)行土地管理。

3.2 土地利用總體規(guī)劃

在土地利用規(guī)劃的現(xiàn)階段，地理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)主要技術(shù)，它的應(yīng)用可建立一個(gè)實(shí)用的信息系統(tǒng)，在國(guó)家、區(qū)域和國(guó)際各級(jí)建立和加強(qiáng)伙伴關(guān)系，將土地資源總體規(guī)劃及相關(guān)業(yè)務(wù)流程與現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行比較，最終完成土地資源的開(kāi)發(fā)。采用通用的計(jì)劃、修改和自動(dòng)控制，省去了大量的手工數(shù)據(jù)采集和分析方法，減輕了有關(guān)人員的工作量，提高了工作質(zhì)量和效率?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，技術(shù)在土地管理中的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了科學(xué)促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)。

3.3 土地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

監(jiān)測(cè)土地利用的變化和動(dòng)態(tài)是土地管理的重要組成部分。傳統(tǒng)的土地利用變化監(jiān)測(cè)方法更新慢、圖長(zhǎng)、誤差大，難以及時(shí)、準(zhǔn)確、主動(dòng)地識(shí)別土地利用變化。土地利用變化與不同時(shí)期遙感影像的利用，為不同時(shí)期的土地利用提供了準(zhǔn)確、快速的信息。GPS提供精確定位，GIS管理土地利用變化的空間數(shù)據(jù)、屬性和空間分析。通過(guò)對(duì)不同時(shí)期遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的綜合分析，提供準(zhǔn)確、客觀、及時(shí)、廣泛的變化信息。

3.4 在土地評(píng)估中的應(yīng)用

目前，土地利用評(píng)價(jià)的理論和方法正在對(duì)土地資源的潛力、適宜性和價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)和分類。GPS空間數(shù)據(jù)管理和空間分析工具，可以確定土地資源空間變化的格局和數(shù)量，作為土地利用綜合規(guī)劃的依據(jù)，特別是對(duì)土地資源的有效利用和保護(hù)。另一方面，土地資源評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)的建立不僅有效利用了現(xiàn)有的土地資源評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，而且大大減少了土地資源評(píng)價(jià)的工作量。同時(shí)，也有助于收集數(shù)據(jù)，提高評(píng)價(jià)質(zhì)量。

3.5 GPS在土地整理外業(yè)測(cè)量中的應(yīng)用

在規(guī)劃階段，對(duì)面積、長(zhǎng)度和高度的要求相對(duì)較高。通常使用至少1∶5 000的地形圖作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在這種情況下，可以使用通常的方法來(lái)管理GPS安裝，并使用整個(gè)站點(diǎn)安裝來(lái)收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。第一個(gè)高度控制點(diǎn)必須在四個(gè)級(jí)別上進(jìn)行比較。工程區(qū)的主要大地目標(biāo)、具體位置、形狀、邊界信息等，如植被、居民區(qū)、井口等，根據(jù)工程的地形特點(diǎn)，采用不同的儀器。此外，動(dòng)態(tài)全球定位系統(tǒng)還可以用來(lái)采集數(shù)據(jù)，如分層道路、可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)溝道、航道底高等，通過(guò)改進(jìn)GPS接收機(jī)硬件和動(dòng)態(tài)發(fā)展GPS定位技術(shù)，動(dòng)態(tài)載波定位取得了很大進(jìn)展，加強(qiáng)了全球定位系統(tǒng)在遙感應(yīng)用中的作用。目前，GPS與各種傳感器相結(jié)合，GPS在攝影測(cè)量和遙感中的應(yīng)用主要分為三個(gè)部分：一是高精度動(dòng)態(tài)相機(jī)的定位；二是借助航空三角測(cè)量輔助航空攝影測(cè)量，實(shí)現(xiàn)航拍照片的精確定點(diǎn)；三是利用其他3個(gè)傳感器確定載體的位置、速度、加速度和空間位置。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這三個(gè)領(lǐng)域都取得了很大的進(jìn)展。這些成果中最重要的是克服了動(dòng)態(tài)全球定位系統(tǒng)(DGPS)在飛機(jī)上應(yīng)用的主要困難，解決了飛機(jī)上載波相位模糊的問(wèn)題。遙感的應(yīng)用對(duì)GPS的實(shí)際應(yīng)用有很大的幫助。GPS在攝影測(cè)量和遙感中的廣泛應(yīng)用，無(wú)疑對(duì)土地利用規(guī)劃具有重要意義。

3.6 遙感(RS)技術(shù)的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和空間攝影測(cè)量技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)已進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。在高分辨率和高達(dá)1 m的立體觀測(cè)階段，攝影測(cè)量和遙感之間的差距正在縮小。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的出現(xiàn)使人們能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)處理，從航空攝影測(cè)量或遙感圖像中獲得地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)。它利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行處理以獲取信息，GIS的基本信息可分為地形信息、圖形信息和屬性信息。航空影像可以生成數(shù)字高程模型，直接從影像中提取構(gòu)造信息，提供圖形信息；通過(guò)航空影像的翻譯和專題分類，提供土地信息系統(tǒng)的性能信息。這些影像主要用于編制大、中比例尺攝影圖，這些圖主要用作城市規(guī)劃和土地管理項(xiàng)目的工作圖。它主要測(cè)量地面的幾何結(jié)構(gòu)。控制信息是通過(guò)遙感獲得的，是全面、宏觀、客觀、周期性、多層次，雖然有些遙感衛(wèi)星圖像可以用于高空測(cè)量，但衛(wèi)星圖像的翻譯也應(yīng)與實(shí)際研究相聯(lián)系，否則翻譯質(zhì)量將難以得到保證。同時(shí)，在衛(wèi)星圖像解譯過(guò)程中，以人為中心的因素占主導(dǎo)地位，這對(duì)操作人員的技能要求很高。

3.7 GIS技術(shù)的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)提供了土地資源儲(chǔ)備信息，提高了土地管理規(guī)劃的技術(shù)性和可持續(xù)性。通過(guò)數(shù)字模擬地球信息，在其他特殊情況下，避免了計(jì)算、設(shè)計(jì)和規(guī)劃過(guò)程中的繁重工作量。最顯著的特點(diǎn)之一是能夠通過(guò)實(shí)際更新有效地保證數(shù)據(jù)庫(kù)中地理信息的完整性和準(zhǔn)確性。同時(shí)，也是一個(gè)多層次的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，包含了氣候、地質(zhì)、水文、自然災(zāi)害和經(jīng)濟(jì)狀況、社會(huì)狀況等相關(guān)問(wèn)題的信息。目前，全球環(huán)境信息系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于制定共同的土地利用規(guī)劃，特別是在技術(shù)規(guī)劃指標(biāo)分析領(lǐng)域。通過(guò)全球土地信息系統(tǒng)提供的土地適應(yīng)性評(píng)價(jià)、土地規(guī)劃平衡分析等信息技術(shù)支持，提高耕地面積和環(huán)境面積分析的廣度和深度，快速分析土地利用總體規(guī)劃的環(huán)境經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并完善了工作量矩陣、土地面積平衡等土地利用總體規(guī)劃的框架，除了土地利用總體規(guī)劃的合理利用外，還可以有效地確定土地利用方式。GIS技術(shù)的應(yīng)用大大提高了規(guī)劃的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和效率，虛擬GIS是一種具有觀測(cè)功能的三維局部土地利用規(guī)劃，可以直接觀測(cè)農(nóng)田、房屋、道路等虛擬景觀。三維模型的設(shè)計(jì)者可以更好地理解土地利用總體規(guī)劃，支持思維方式和空間模擬。

4 結(jié)束語(yǔ)

3S技術(shù)在土地管理中發(fā)揮了重要作用，保證了土地資源用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)和改善環(huán)境，是促進(jìn)土地管理的重要手段，有利于增加農(nóng)民收入，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步。3S技術(shù)是土地測(cè)繪的主要技術(shù)之一，直接關(guān)系到土地處理的質(zhì)量。結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字科學(xué)的發(fā)展，地圖學(xué)是土地耕作過(guò)程中的主要支撐組成部分，它應(yīng)用于整個(gè)土地耕作過(guò)程，與田間數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)、硬件和技術(shù)支持軟件相結(jié)合，進(jìn)行地面的性能研究且實(shí)際數(shù)據(jù)采集比較快速準(zhǔn)確。土地測(cè)繪工作起步較晚，測(cè)繪技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展，要加快有關(guān)問(wèn)題的研究，更好地利用土地測(cè)繪技術(shù)，可以更有效地應(yīng)用于土地管理，從而提高土地利用效率，加強(qiáng)土地管理。

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